[发明专利]含氰类、烃类和NOx的工业废气一体化净化方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于废气净化领域，具体涉及一种采用组合催化剂分段选择催化燃烧技术，处理丙烯腈生产装置所产生的废气的一体化净化处理工艺。

背景技术

石化行业和碳纤维行业的企业，如丙烯腈厂、合成橡胶厂、有机玻璃厂、碳纤维厂、碳素厂等，这些企业排放的废气中不仅含有烃类 (C_xH_y)，氮氧化物(NO_x)，还含有如丙烯腈、氢氰酸和乙腈等含氰类(R-CN)物质的剧毒废气，直接排放必然引起严重的环境污染问题。

我国目前化工行业尾气处理通常采用直接排放或直接燃烧法处理，无法保证企业可持续发展的要求，而催化燃烧技术具有起燃温度低，余热可回收，能耗低，选择性好等优点，必然是今后石化行业和碳纤维行业含氰废气净化技术的主流。

针对丙烯腈生产装置，通常采用丙烯氨氧化法生产，在最终排放的尾气中通常含有丙烯腈、乙腈和HCN等含氰基物质，同时由于原料气丙烯不纯，尾气中通常伴有丙烷、乙烷、未完全转化的丙烯以及其他烃类物质，另外还含有一定量氮氧化物、一氧化碳等对环境有危害的组分。由于尾气中可燃烧放热组分复杂、浓度低、毒性高、气体量大，采用一般工艺不能满足环保要求。

针对丙烯腈尾气治理技术，目前主要有热力焚烧工艺和催化氧化两种工艺。热力焚烧的缺点是需要补充大量的燃料，运行成本较高，且在高温条件下运行，易将含氰类(R-CN)物质转变为NO_x，同时尾气中部分N₂被高温氧化生成NO_x，易造成二次污染，需要后续增加 NH₃-SCR装置继续脱除，对工艺参数及脱除效果要求较高，工艺较为复杂。而采用催化氧化法，在催化剂的作用下，可使污染物在低温且不需要补充额外燃料情况可将其脱除。专利CN1903415报道，采用催化氧化处理工艺，将丙烯腈吸收塔排放尾气中的烃类物质转变成二氧化碳和水，但没有考虑含R-CN氧化转变为NO_x和本身含有NO_x的脱除。虽然尾气中的氮气不会继续转变为NO_x，但其NO_x排放同样超标。专利CN101362051A公开报道了一种丙烯腈装置尾气处理工艺，采用以贵金属蜂窝为催化剂的氧化反应器和采用钒/钨/钛蜂窝陶瓷为催化剂的NH₃-SCR反应器，两种反应器组合脱除污染物。此工艺前部分反应器为氧化反应，是将烃类物质、CO和R-CN完全氧化，生产CO₂、 H₂O和NO_x，后段则继续采用氨气为还原剂，选择催化还原NO_x。此工艺不仅同时需要两台反应器，工艺流程长，前期设备投资大，还在运行过程中消耗了大量的氨气，同时前段中R-CN转化为NO_x，增加了 NH₃-SCR装置的负荷，又面临NH₃泄漏和溢流的危险，形成NH₃过多排放，造成新的污染源。因此，此工艺仍有提升的空间。

负载型贵金属催化剂因其强氧化性，对烃类物质的脱除效果极佳，但对含氰类物质(R-CN)的脱除不具有生成氮气的选择性，因此当尾气中含氰类物质排放量大时，极易造成尾气NO_x的含量排放超标。由于烃类含量高时，反应放热量大，催化剂床层温度很容易超过 550℃，此温度下含氮物质极易转化为NO_x，因此采用贵金属催化剂时尾气中NOx含量较高。据了解，丙烯腈生产排放尾气经贵金属催化剂床层后，尾气NO_x浓度有时高达1000mg/m³，后续为脱除NO_x，必须增设NH₃-SCR反应器。尾气含较高浓度的NO_x，不仅增加了NH₃的消耗，而且对SCR催化剂的脱除效率提出更高要求。钒/钨/钛类型的催化剂也存在危害环境的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的存在的不足之处，提供一种含氰类、烃类和氮氧化物的废气一体化净化处理方法。

本发明的另一目的是提出一种含氰类、烃类和氮氧化物的工业废气一体化净化处理系统。

实现本发明上述目的技术方案为：

一种含氰类、烃类和氮氧化物的工业废气一体化净化方法，所述废气是含有多组分污染物的工业废气，包括步骤：